基于多旋翼飛行器的隧道巡檢系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于多旋翼飛行器的隧道巡檢系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：多旋翼飛行器和地面工作站，其中：多旋翼飛行器用于攜帶照明設(shè)備、圖像/視頻采集設(shè)備和測(cè)距傳感器，接收并按照地面工作站發(fā)送的指令飛行，對(duì)各個(gè)設(shè)備進(jìn)行控制，并將采集得到的圖像/視頻信息和狀態(tài)信息發(fā)送給地面工作站；地面工作站用于設(shè)置多旋翼飛行器的任務(wù)參數(shù)，向所述多旋翼飛行器發(fā)送指令，通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)方式控制多旋翼飛行器飛行，并對(duì)多旋翼飛行器傳送回來(lái)的圖像/視頻信息和狀態(tài)信息進(jìn)行存儲(chǔ)、處理和顯示。本發(fā)明所述的基于多旋翼飛行器的隧道巡檢系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠以較高的精度、較快的速度，安全可靠地完成隧道、山洞、巷道、管道等待檢場(chǎng)所的巡檢工作。
【專利說(shuō)明】基于多旋翼飛行器的隧道巡檢系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及隧道檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于多旋翼飛行器的隧道巡檢系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于情況未知的隧道、山洞、巷道、管道之類的場(chǎng)所，其潛在的危險(xiǎn)性不允許人直接進(jìn)入檢查；更壞的是，由于這類場(chǎng)所的地面情況復(fù)雜，譬如，地面崎嶇不平、積水、積泥等，無(wú)法使用輪式或履帶式移動(dòng)機(jī)器人，在這種情況下，利用小型飛行器進(jìn)行巡檢是解決問(wèn)題的一種有效方法。多旋翼飛行器憑借其機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、易操控、易維護(hù)、精度高、成本低及易運(yùn)輸?shù)蕊@著優(yōu)勢(shì)，無(wú)疑是未來(lái)最有競(jìng)爭(zhēng)力的一種無(wú)人機(jī)平臺(tái)。然而，利用多旋翼飛行器在隧道或狹窄巷道里進(jìn)行巡檢所面臨的困難主要在于:①由于隧道、山洞、巷道、管道之類場(chǎng)所地形復(fù)雜，空間狹小，對(duì)定位的精度要求較高，而隧道中一般無(wú)GPS定位信號(hào)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的高精度定位；②隧道、山洞、巷道、管道之類場(chǎng)所中的地磁場(chǎng)與地面相比較弱，而且容易受到鐵磁物、地下礦產(chǎn)的干擾，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高精度定向；③由于隧道、山洞、巷道、管道之類場(chǎng)所的特殊性，對(duì)多旋翼飛行器的運(yùn)動(dòng)性能(動(dòng)靜態(tài)性能、可靠性、安全性)提出了很高的要求。因此，旨在克服以上困難和已有系統(tǒng)的技術(shù)缺陷，本發(fā)明提出一種基于多旋翼飛行器的隧道巡檢系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在提供一種基于多旋翼飛行器的隧道巡檢系統(tǒng)，能夠以較高的精度、較快的速度、安全、可靠地在較大的范圍內(nèi)進(jìn)行隧道檢測(cè)。
[0004]本發(fā)明提出的一種基于多旋翼飛行器的隧道巡檢系統(tǒng)包括:多旋翼飛行器和地面工作站，其中:
[0005]所述多旋翼飛行器用于攜帶照明設(shè)備、圖像/視頻采集設(shè)備和測(cè)距傳感器，接收并按照所述地面工作站發(fā)送的指令飛行，對(duì)各個(gè)設(shè)備進(jìn)行控制，并將采集得到的圖像/視頻信息和狀態(tài)信息發(fā)送給所述地面工作站；
[0006]所述地面工作站用于設(shè)置多旋翼飛行器的任務(wù)參數(shù)，向所述多旋翼飛行器發(fā)送指令，通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)方式控制所述多旋翼飛行器飛行，并對(duì)所述多旋翼飛行器傳送回來(lái)的圖像/視頻信息和狀態(tài)信息進(jìn)行存儲(chǔ)、處理和顯示。
[0007]其中，所述多旋翼飛行器包括:多個(gè)測(cè)距傳感器、圖像/視頻采集設(shè)備、測(cè)距傳感器安裝環(huán)、自動(dòng)駕駛儀、多個(gè)推進(jìn)器、多旋翼機(jī)架和起落架，其中:
[0008]所述多個(gè)測(cè)距傳感器用于測(cè)量所述多旋翼飛行器與各個(gè)方向的障礙物之間的距離；
[0009]所述圖像/視頻采集設(shè)備用于采集待檢場(chǎng)所內(nèi)的圖像或視頻信息，并將采集到的圖像或視頻信息經(jīng)由自動(dòng)駕駛儀處理后回傳到所述地面工作站；
[0010]所述測(cè)距傳感器安裝環(huán)用于固定所述多個(gè)測(cè)距傳感器中的部分測(cè)距傳感器，其它測(cè)距傳感器安裝在所述多旋翼機(jī)架上；
[0011]所述多個(gè)推進(jìn)器用于產(chǎn)生推進(jìn)力；
[0012]所述自動(dòng)駕駛儀用于接收所述地面工作站的指令來(lái)控制所述多旋翼飛行器的飛行，接收各個(gè)傳感器的信息，以確定自身的狀態(tài)；
[0013]所述起落架用于在所述多旋翼飛行器起降時(shí)對(duì)所述多旋翼飛行器進(jìn)行緩沖和保護(hù)；
[0014]所述多旋翼機(jī)架是所述多旋翼飛行器的主構(gòu)架，用于安裝所述多旋翼飛行器中的各個(gè)部件。
[0015]其中，所述圖像/視頻采集設(shè)備還包括輔助照明設(shè)備。
[0016]其中，所述推進(jìn)器包括電機(jī)和螺旋槳。
[0017]其中，所述自動(dòng)駕駛儀包括:飛控圖傳電臺(tái)、飛控?cái)?shù)傳電臺(tái)、GPS模塊、遙控接收機(jī)、飛控中央處理器、圖像采集器、多路電調(diào)、氣壓高度計(jì)、三軸加速度計(jì)及三軸陀螺儀、三軸地磁計(jì)、傳感器采集模塊和飛控電源，其中:
[0018]所述飛控圖傳電臺(tái)用于將所述圖像/視頻采集設(shè)備采集得到的圖像/視頻信息傳送給所述地面工作站；
[0019]所述飛控?cái)?shù)傳電臺(tái)用于將所述多旋翼飛行器的狀態(tài)信息傳給所述地面工作站；
[0020]所述GPS模塊用于接收GPS信號(hào)并計(jì)算得到所述多旋翼飛行器的定位信息；
[0021]所述遙控接收機(jī)用于接收由所述地面工作站的遙控器傳送的手動(dòng)遙控信號(hào)，以備手動(dòng)控制所述多旋翼飛行器；
[0022]所述飛控中央處理器與飛控圖傳電臺(tái)各個(gè)部分通信，得到需要的信息，以完成多旋翼飛行器的手動(dòng)或自動(dòng)控制；
[0023]所述圖像采集器用于采集圖像或視頻信息；
[0024]所述多路電調(diào)用于根據(jù)飛控中央處理器的指令控制推進(jìn)器中的電機(jī)旋轉(zhuǎn)并調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速；
[0025]所述氣壓高度計(jì)用于計(jì)算所述多旋翼飛行器的海拔高度，并將高度信息發(fā)送給飛控中央處理器；
[0026]所述三軸加速度計(jì)及三軸陀螺儀用于測(cè)量多旋翼飛行器的三軸加速度、三軸旋轉(zhuǎn)速率，并將速度信息發(fā)送給飛控中央處理器；
[0027]所述三軸地磁計(jì)用于測(cè)量地磁在多旋翼飛行器上的三軸分量，并與三軸加速度計(jì)及三軸陀螺儀測(cè)量到的三軸加速度、三軸旋轉(zhuǎn)速率一起傳送給飛控中央處理器，以得到所述多旋翼飛行器的姿態(tài)；
[0028]所述傳感器采集模塊用于采集測(cè)距傳感器與各個(gè)方向的障礙物之間的距離信息，并將距離信息發(fā)送給飛控中央處理器；
[0029]所述飛控電源用于為整個(gè)自動(dòng)駕駛儀供電。
[0030]其中，所述多旋翼飛行器的姿態(tài)信息基于所述三軸地磁計(jì)、三軸加速度計(jì)及三軸陀螺儀的測(cè)量結(jié)果，通過(guò)卡爾曼濾波法計(jì)算得到。
[0031 ] 其中，所述飛控電源至少包括電壓變換模塊。
[0032]其中，所述地面工作站包括:數(shù)傳電臺(tái)、圖傳電臺(tái)、地面計(jì)算機(jī)、遙控器和地面工作站電源，其中:
[0033]所述數(shù)傳電臺(tái)用于接收所述多旋翼飛行器發(fā)送過(guò)來(lái)的信息；
[0034]所述圖傳電臺(tái)用于接收所述多旋翼飛行器發(fā)送過(guò)來(lái)的圖像/視頻信息；
[0035]所述地面計(jì)算機(jī)與數(shù)傳電臺(tái)、圖傳電臺(tái)、遙控器通信，以進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃、參數(shù)設(shè)置、手動(dòng)控制、信息記錄、檢測(cè)和分析；
[0036]所述遙控器用于產(chǎn)生手動(dòng)遙控信號(hào)，以對(duì)所述多旋翼飛行器進(jìn)行手動(dòng)控制；
[0037]所述地面工作站電源用于為整個(gè)地面工作站供電。
[0038]根據(jù)上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0039]①安全性高:對(duì)于隧道等待檢場(chǎng)所內(nèi)狀況不明，譬如地面不平整、泥濘或者地面有積水的情況下，能夠代替人、輪式機(jī)器人、履帶式機(jī)器人進(jìn)入隧道等待檢場(chǎng)所內(nèi)部進(jìn)行巡檢，提高巡檢設(shè)備的安全性，降低該項(xiàng)工作的危險(xiǎn)性。
[0040]②機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低:相對(duì)于輪式機(jī)器人或履帶式機(jī)器人，本發(fā)明所涉及的系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易維護(hù)、制造成本低；
[0041]③速度快:由于采用了飛行的運(yùn)動(dòng)方式，因而相對(duì)于輪式機(jī)器人、履帶式機(jī)器人而言，本發(fā)明所涉及的系統(tǒng)速度快，工作效率高。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0042]圖1是本發(fā)明基于多旋翼飛行器的隧道巡檢系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖2是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的多旋翼飛行器I的俯視圖。
[0044]圖3是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的自動(dòng)駕駛儀ID的結(jié)構(gòu)框圖。
[0045]圖4是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的地面工作站2的結(jié)構(gòu)框圖。
[0046]圖5是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的基于多旋翼飛行器的隧道巡檢系統(tǒng)的工作流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0047]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0048]圖1是本發(fā)明基于多旋翼飛行器的隧道巡檢系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，所述基于多旋翼飛行器的隧道巡檢系統(tǒng)包括:多旋翼飛行器I和地面工作站2，其中:
[0049]所述多旋翼飛行器I用于攜帶照明設(shè)備、圖像/視頻采集設(shè)備、測(cè)距傳感器及其它專有設(shè)備，接收并按照所述地面工作站2發(fā)送的指令飛行，對(duì)各個(gè)設(shè)備進(jìn)行控制，使各個(gè)設(shè)備按照要求工作，并將采集得到的圖像/視頻信息和狀態(tài)信息發(fā)送給所述地面工作站2 ；
[0050]所述地面工作站2用于設(shè)置多旋翼飛行器的任務(wù)參數(shù)，向所述多旋翼飛行器I發(fā)送指令，通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)方式控制所述多旋翼飛行器I飛行，并對(duì)所述多旋翼飛行器I傳送回來(lái)的圖像/視頻信息和狀態(tài)信息進(jìn)行存儲(chǔ)、處理和顯示，以達(dá)到有效巡檢的目的。
[0051]所述隧道巡檢系統(tǒng)工作時(shí)，所述地面工作站2通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)的遙控方式控制多旋翼飛行器I在隧道、山洞、巷道、管道等待檢場(chǎng)所內(nèi)巡檢，利用其所攜帶的圖像/視頻采集設(shè)備、測(cè)距傳感器或其它專有設(shè)備在隧道、山洞、巷道、管道等待檢場(chǎng)所內(nèi)檢測(cè)，并將采集到的圖像/視頻信息和狀態(tài)信息通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)、圖傳電臺(tái)以無(wú)線或有線的方式傳回給地面工作站2，由地面工作站2通過(guò)人工或自動(dòng)等方式來(lái)完成對(duì)相應(yīng)場(chǎng)所的巡檢。
[0052]圖2是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的多旋翼飛行器I的俯視圖，如圖2所示，所述多旋翼飛行器I包括:第一測(cè)距傳感器11、第二測(cè)距傳感器12、第三測(cè)距傳感器13、第四測(cè)距傳感器14、第五測(cè)距傳感器15、第六測(cè)距傳感器16、第七測(cè)距傳感器17、第八測(cè)距傳感器18、第九測(cè)距傳感器19、第十測(cè)距傳感器1A、圖像/視頻采集設(shè)備1B、測(cè)距傳感器安裝環(huán)1C、自動(dòng)駕駛儀1D、第一推進(jìn)器1E、第二推進(jìn)器1F、第三推進(jìn)器1G、第四推進(jìn)器1H、多旋翼機(jī)架II和起落架1J，其中:
[0053]所述第一測(cè)距傳感器11、第二測(cè)距傳感器12、第三測(cè)距傳感器13、第四測(cè)距傳感器14、第五測(cè)距傳感器15、第六測(cè)距傳感器16、第七測(cè)距傳感器17、第八測(cè)距傳感器18、第九測(cè)距傳感器19、第十測(cè)距傳感器IA用于測(cè)量所述多旋翼飛行器I與各個(gè)方向的障礙物之間的距離，以備避障、導(dǎo)航、保護(hù)使用；
[0054]所述圖像/視頻采集設(shè)備IB安裝在所述多旋翼機(jī)架上，用于采集隧道、山洞、巷道、管道等待檢場(chǎng)所內(nèi)的圖像或視頻信息，并將采集到的圖像或視頻信息經(jīng)由自動(dòng)駕駛儀ID中的圖像采集器1D6初步處理后由飛控圖傳電臺(tái)IDl回傳到所述地面工作站2 ；
[0055]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述圖像/視頻采集設(shè)備IB還包括輔助照明設(shè)備。
[0056]所述測(cè)距傳感器安裝環(huán)IC安裝在所述多旋翼機(jī)架II上，用于固定所述第一測(cè)距傳感器11、第二測(cè)距傳感器12、第三測(cè)距傳感器13、第四測(cè)距傳感器14、第五測(cè)距傳感器15、第六測(cè)距傳感器16、第七測(cè)距傳感器17、第八測(cè)距傳感器18，所述第九測(cè)距傳感器19、第十測(cè)距傳感器IA安裝在所述多旋翼機(jī)架II上。
[0057]所述第一推進(jìn)器1E、第二推進(jìn)器1F、第三推進(jìn)器1G、第四推進(jìn)器IH安裝在所述多旋翼機(jī)架II上，其均包括電機(jī)和螺旋槳，用于產(chǎn)生推進(jìn)力；
[0058]所述自動(dòng)駕駛儀ID安裝在所述多旋翼機(jī)架II上，用于接收所述地面工作站2的指令來(lái)控制所述多旋翼飛行器I的飛行，接收各個(gè)傳感器的信息，以確定自身的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)避障、導(dǎo)航、保護(hù)等功能；
[0059]所述多旋翼機(jī)架II是整個(gè)多旋翼飛行器I的主構(gòu)架，用于安裝所述多旋翼飛行器I的其它各個(gè)部件；
[0060]所述起落架IJ安裝在所述多旋翼機(jī)架II上，用于在所述多旋翼飛行器I起降時(shí)產(chǎn)生緩沖和保護(hù)作用。
[0061]圖3是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的自動(dòng)駕駛儀ID的結(jié)構(gòu)框圖，如圖3所示，所述自動(dòng)駕駛儀ID包括:飛控圖傳電臺(tái)1D1、飛控?cái)?shù)傳電臺(tái)1D2、GPS模塊1D3、遙控接收機(jī)1D4、飛控中央處理器1D5、圖像采集器1D6、多路電調(diào)1D7、氣壓高度計(jì)1D8、三軸加速度計(jì)及三軸陀螺儀1D9、三軸地磁計(jì)IDA、傳感器采集模塊IDB和飛控電源1DC，其中:
[0062]所述飛控圖傳電臺(tái)IDl用于將所述圖像采集器1D6采集得到的圖像/視頻信息通過(guò)無(wú)線方式傳送給所述地面工作站2 ；
[0063]所述飛控?cái)?shù)傳電臺(tái)1D2用于將所述多旋翼飛行器I的狀態(tài)信息通過(guò)無(wú)線方式傳給所述地面工作站2 ；
[0064]所述GPS模塊1D3用于接收GPS信號(hào)并計(jì)算得到所述多旋翼飛行器I的經(jīng)度、緯度、高度等定位信息，所述定位信息可用于所述多旋翼飛行器I在隧道外起飛的階段和巡檢完畢飛出隧道降落的階段；
[0065]所述遙控接收機(jī)1D4用于接收由所述地面工作站2的遙控器24傳送的手動(dòng)遙控信號(hào)，以備手動(dòng)控制所述多旋翼飛行器I ;
[0066]所述飛控中央處理器1D5是整個(gè)自動(dòng)駕駛儀ID的核心，其與飛控圖傳電臺(tái)1D1、飛控?cái)?shù)傳電臺(tái)1D2、GPS模塊1D3、遙控接收機(jī)1D4、圖像采集器1D6、多路電調(diào)1D7、氣壓高度計(jì)1D8、三軸加速度計(jì)及三軸陀螺儀1D9、三軸地磁計(jì)IDA、傳感器采集模塊IDB各個(gè)部分通信，得到需要的姿態(tài)、位置、遙控等信號(hào)，以完成多旋翼飛行器I的手動(dòng)或自動(dòng)控制；
[0067]所述圖像采集器1D6用于采集圖像或視頻信息；
[0068]所述多路電調(diào)1D7用于根據(jù)飛控中央處理器1D5的指令控制第一推進(jìn)器1E、第二推進(jìn)器1F、第三推進(jìn)器1G、第四推進(jìn)器IH中的電機(jī)旋轉(zhuǎn)并調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速；
[0069]所述氣壓高度計(jì)1D8用于通過(guò)測(cè)量大氣壓力和環(huán)境溫度來(lái)以較高的精度計(jì)算所述多旋翼飛行器I的海拔高度，并將高度信息發(fā)送給飛控中央處理器1D5 ；
[0070]所述三軸加速度計(jì)及三軸陀螺儀1D9用于測(cè)量多旋翼飛行器I的三軸加速度、三軸旋轉(zhuǎn)速率，并將速度信息發(fā)送給飛控中央處理器1D5 ；
[0071]所述三軸地磁計(jì)IDA用于測(cè)量地磁在多旋翼飛行器I上的三軸分量，并與三軸加速度計(jì)及三軸陀螺儀1D9測(cè)量到的三軸加速度、三軸旋轉(zhuǎn)速率一起傳送給飛控中央處理器1D5，以通過(guò)卡爾曼濾波法來(lái)計(jì)算得到所述多旋翼飛行器I的姿態(tài)；
[0072]所述傳感器采集模塊IDB用于采集第一測(cè)距傳感器11、第二測(cè)距傳感器12、第三測(cè)距傳感器13、第四測(cè)距傳感器14、第五測(cè)距傳感器15、第六測(cè)距傳感器16、第七測(cè)距傳感器17、第八測(cè)距傳感器18、第九測(cè)距傳感器19、第十測(cè)距傳感器IA與各個(gè)方向的障礙物之間的距離信息，并將距離信息發(fā)送給飛控中央處理器1D5，以備避障、導(dǎo)航、保護(hù)使用；
[0073]所述飛控電源IDC用于為整個(gè)自動(dòng)駕駛儀ID供電，其包括電壓變換模塊等組件，無(wú)需專門說(shuō)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的需要自行選擇電壓等級(jí)、功率大小，或者可以理解為根據(jù)需要作相應(yīng)的修改。
[0074]圖4是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的地面工作站2的結(jié)構(gòu)框圖，如圖2所示，所述地面工作站2包括:數(shù)傳電臺(tái)21、圖傳電臺(tái)22、地面計(jì)算機(jī)23、遙控器24和地面工作站電源25，其中:
[0075]所述數(shù)傳電臺(tái)21用于接收由所述多旋翼飛行器I的飛控?cái)?shù)傳電臺(tái)1D2發(fā)送過(guò)來(lái)的信息；
[0076]所述圖傳電臺(tái)22用于接收由所述多旋翼飛行器I的飛控圖傳電臺(tái)IDl發(fā)送過(guò)來(lái)的圖像/視頻信息；
[0077]所述地面計(jì)算機(jī)23是所述地面工作站2的核心，其與數(shù)傳電臺(tái)21、圖傳電臺(tái)22、遙控器24通信，以進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃、參數(shù)設(shè)置、手動(dòng)控制、信息記錄、檢測(cè)和分析等操作；
[0078]所述遙控器24用于產(chǎn)生手動(dòng)遙控信號(hào)，以對(duì)所述多旋翼飛行器I進(jìn)行手動(dòng)控制；
[0079]所述地面工作站電源25用于為整個(gè)地面工作站2供電，無(wú)需專門說(shuō)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的需要自行選擇電壓等級(jí)、功率大小，或者可以理解為根據(jù)需要作相應(yīng)的修改。
[0080]圖5是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的基于多旋翼飛行器的隧道巡檢系統(tǒng)的工作流程圖，如圖5所示，所述基于多旋翼飛行器的隧道巡檢系統(tǒng)工作時(shí)主要包括以下幾個(gè)流程步驟:
[0081]步驟S1:用戶根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的特點(diǎn)，設(shè)置任務(wù)參數(shù)，所述任務(wù)參數(shù)包括但不限于安全距離、避障方式、飛行時(shí)間等；
[0082]步驟S2:多旋翼飛行器I從待檢場(chǎng)所外起飛，按照任務(wù)要求飛入待檢場(chǎng)所內(nèi)；
[0083]步驟S3:根據(jù)任務(wù)要求完成巡檢操作，即根據(jù)任務(wù)要求，控制圖像/視頻采集設(shè)備完成拍照、攝像等操作，或控制其它專有設(shè)備完成相應(yīng)的探測(cè)操作；
[0084]步驟S4:判斷是否巡檢完畢，若已按照任務(wù)要求完成巡檢操作，則執(zhí)行下一個(gè)步驟，若未完成，則重新執(zhí)行步驟S3 ；
[0085]步驟S5:完成規(guī)劃的任務(wù)后，自動(dòng)控制多旋翼飛行器I飛出待檢場(chǎng)所并安全降落。
[0086]以上對(duì)本發(fā)明基于多旋翼飛行器的隧道巡檢系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明。由以上公開的技術(shù)方案可知，本發(fā)明具有下列有益效果:
[0087]①安全性高:對(duì)于隧道等待檢場(chǎng)所內(nèi)狀況不明，譬如地面不平整、泥濘或者地面有積水的情況下，能夠代替人、輪式機(jī)器人、履帶式機(jī)器人進(jìn)入隧道等待檢場(chǎng)所內(nèi)部巡檢，提高巡檢設(shè)備的安全性，降低該項(xiàng)工作的危險(xiǎn)性。
[0088]②機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低:相對(duì)于輪式機(jī)器人或履帶式機(jī)器人，本發(fā)明所涉及的系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易維護(hù)、制造成本低；
[0089]③速度快:由于其采用了飛行的運(yùn)動(dòng)方式，因而相對(duì)于輪式機(jī)器人、履帶式機(jī)器人而言，本發(fā)明所涉及的系統(tǒng)速度快，工作效率高。
[0090]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于多旋翼飛行器的隧道巡檢系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括:多旋翼飛行器和地面工作站，其中: 所述多旋翼飛行器用于攜帶照明設(shè)備、圖像/視頻采集設(shè)備和測(cè)距傳感器，接收并按照所述地面工作站發(fā)送的指令飛行，對(duì)各個(gè)設(shè)備進(jìn)行控制，并將采集得到的圖像/視頻信息和狀態(tài)信息發(fā)送給所述地面工作站； 所述地面工作站用于設(shè)置多旋翼飛行器的任務(wù)參數(shù)，向所述多旋翼飛行器發(fā)送指令，通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)方式控制所述多旋翼飛行器飛行，并對(duì)所述多旋翼飛行器傳送回來(lái)的圖像/視頻信息和狀態(tài)信息進(jìn)行存儲(chǔ)、處理和顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多旋翼飛行器包括:多個(gè)測(cè)距傳感器、圖像/視頻采集設(shè)備、測(cè)距傳感器安裝環(huán)、自動(dòng)駕駛儀、多個(gè)推進(jìn)器、多旋翼機(jī)架和起落架，其中: 所述多個(gè)測(cè)距傳感器用于測(cè)量所述多旋翼飛行器與各個(gè)方向的障礙物之間的距離； 所述圖像/視頻采集設(shè)備用于采集待檢場(chǎng)所內(nèi)的圖像或視頻信息，并將采集到的圖像或視頻信息經(jīng)由自動(dòng)駕駛儀處理后回傳到所述地面工作站； 所述測(cè)距傳感器安裝環(huán)用于固定所述多個(gè)測(cè)距傳感器中的部分測(cè)距傳感器，其它測(cè)距傳感器安裝在所述多旋翼機(jī)架上； 所述多個(gè)推進(jìn)器用于產(chǎn)生推進(jìn)力； 所述自動(dòng)駕駛儀用于接收所述地面工作站的指令來(lái)控制所述多旋翼飛行器的飛行，接收各個(gè)傳感器的信息，以確定自身的狀態(tài)； 所述起落架用于在所述多旋翼飛行器起降時(shí)對(duì)所述多旋翼飛行器進(jìn)行緩沖和保護(hù)；所述多旋翼機(jī)架是所述多旋翼飛行器的主構(gòu)架，用于安裝所述多旋翼飛行器中的各個(gè)部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像/視頻采集設(shè)備還包括輔助照明設(shè)備。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述推進(jìn)器包括電機(jī)和螺旋槳。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述自動(dòng)駕駛儀包括:飛控圖傳電臺(tái)、飛控?cái)?shù)傳電臺(tái)、GPS模塊、遙控接收機(jī)、飛控中央處理器、圖像采集器、多路電調(diào)、氣壓高度計(jì)、三軸加速度計(jì)及三軸陀螺儀、三軸地磁計(jì)、傳感器采集模塊和飛控電源，其中: 所述飛控圖傳電臺(tái)用于將所述圖像/視頻采集設(shè)備采集得到的圖像/視頻信息傳送給所述地面工作站； 所述飛控?cái)?shù)傳電臺(tái)用于將所述多旋翼飛行器的狀態(tài)信息傳給所述地面工作站； 所述GPS模塊用于接收GPS信號(hào)并計(jì)算得到所述多旋翼飛行器的定位信息； 所述遙控接收機(jī)用于接收由所述地面工作站的遙控器傳送的手動(dòng)遙控信號(hào)，以備手動(dòng)控制所述多旋翼飛行器； 所述飛控中央處理器與飛控圖傳電臺(tái)各個(gè)部分通信，得到需要的信息，以完成多旋翼飛行器的手動(dòng)或自動(dòng)控制； 所述圖像采集器用于采集圖像或視頻信息； 所述多路電調(diào)用于根據(jù)飛控中央處理器的指令控制推進(jìn)器中的電機(jī)旋轉(zhuǎn)并調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速； 所述氣壓高度計(jì)用于計(jì)算所述多旋翼飛行器的海拔高度，并將高度信息發(fā)送給飛控中央處理器； 所述三軸加速度計(jì)及三軸陀螺儀用于測(cè)量多旋翼飛行器的三軸加速度、三軸旋轉(zhuǎn)速率，并將速度信息發(fā)送給飛控中央處理器； 所述三軸地磁計(jì)用于測(cè)量地磁在多旋翼飛行器上的三軸分量，并與三軸加速度計(jì)及三軸陀螺儀測(cè)量到的三軸加速度、三軸旋轉(zhuǎn)速率一起傳送給飛控中央處理器，以得到所述多旋翼飛行器的姿態(tài)； 所述傳感器采集模塊用于采集測(cè)距傳感器與各個(gè)方向的障礙物之間的距離信息，并將距離信息發(fā)送給飛控中央處理器； 所述飛控電源用于為整個(gè)自動(dòng)駕駛儀供電。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多旋翼飛行器的姿態(tài)信息基于所述三軸地磁計(jì)、三軸加速度計(jì)及三軸陀螺儀的測(cè)量結(jié)果，通過(guò)卡爾曼濾波法計(jì)算得到。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述飛控電源至少包括電壓變換模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述地面工作站包括:數(shù)傳電臺(tái)、圖傳電臺(tái)、地面計(jì)算機(jī)、遙控器和地面工作站電源，其中: 所述數(shù)傳電臺(tái)用于接收所述多旋翼飛行器發(fā)送過(guò)來(lái)的信息； 所述圖傳電臺(tái)用于接收所述多旋翼飛行器發(fā)送過(guò)來(lái)的圖像/視頻信息； 所述地面計(jì)算機(jī)與數(shù)傳電臺(tái)、圖傳電臺(tái)、遙控器通信，以進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃、參數(shù)設(shè)置、手動(dòng)控制、信息記錄、檢測(cè)和分析； 所述遙控器用于產(chǎn)生手動(dòng)遙控信號(hào)，以對(duì)所述多旋翼飛行器進(jìn)行手動(dòng)控制； 所述地面工作站電源用于為整個(gè)地面工作站供電。
【文檔編號(hào)】G05D1/08GK104199455SQ201410427484
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】譚湘敏, 易建強(qiáng), 范國(guó)梁, 袁如意, 蒲志強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所